飽水粉砂巖破裂失穩(wěn)的紅外溫度突變前兆及SVM預(yù)警模型.pdf

1、巖石破裂發(fā)育可能引起紅外溫度場突變，而巖石破裂失穩(wěn)過程的紅外溫度瞬時(shí)變化異常特征卻鮮有研究。為探尋巖石破裂失穩(wěn)的紅外溫度突變前兆，進(jìn)行了50 ℃水浸透粉砂巖單軸壓縮過程的紅外-聲發(fā)射同步監(jiān)測實(shí)驗(yàn)，以熱圖像序列小時(shí)步差分處理為特色，通過紅外溫度場突變信息提取和分析、紅外溫變場（ITVF）統(tǒng)計(jì)分析，對巖石破裂失穩(wěn)過程的紅外溫度瞬時(shí)變化異常特征進(jìn)行了重點(diǎn)研究，并融合多源紅外監(jiān)測數(shù)據(jù)，建立了基于SVM的巖石失穩(wěn)預(yù)警模型。主要研究內(nèi)容及成果如下：

2、
　?。?）基于閾值理論，通過直接提取紅外溫度突變信息，探尋巖石破裂失穩(wěn)的紅外溫度突變前兆。結(jié)果表明：熱圖像序列小時(shí)步差分處理方法可抑制環(huán)境因素的干擾，突出由巖石破裂發(fā)育造成的紅外溫度突變信息；臨破裂粉砂巖紅外溫度存在紅外溫度突變異常前兆，包括突升異常、突降異常、突變點(diǎn)量異常、突變極值異常前兆；紅外溫度突變極值異常和突變點(diǎn)量異常呈正相關(guān)；紅外溫度突升異常和突降異常呈負(fù)相關(guān)；四種形式的紅外溫度突變異常前兆可相互驗(yàn)證，相互補(bǔ)充，對提高

3、巖石受力災(zāi)變預(yù)測的可靠性和準(zhǔn)確性具有一定理論意義。
　?。?）紅外溫度突變可能導(dǎo)致ITVF統(tǒng)計(jì)分布異常，在提出“紅外溫變場（ITVF）”概念的基礎(chǔ)上，從統(tǒng)計(jì)分布角度探尋巖石破裂失穩(wěn)的紅外溫度突變前兆。結(jié)果表明：飽水粉砂巖破裂失穩(wěn)過程中ITVF的特征參數(shù)（極差R、峰度K、突變比率MR）存在陡增的突變異常；3指標(biāo)異常主要集中于峰后破裂階段，趨于在壓力降顯現(xiàn)時(shí)刻伴隨出現(xiàn)；該異?？山忉尀椋?dāng)變形進(jìn)入塑性-峰后破裂階段，試件表面破裂加劇發(fā)育

4、引起紅外溫度場突變，一方面使得紅外溫變速率大幅度向極大或極小值方向遷移，導(dǎo)致R值出現(xiàn)突增異常；另一方面使得ITVF異常值的數(shù)量突然增加，引起K、MR發(fā)生陡增異常。該研究為探尋巖石災(zāi)變的紅外異常前兆提供了新思路和新方法。
　?。?）在多角度探尋巖石破裂失穩(wěn)的紅外異常前兆的基礎(chǔ)上，選取ITVF的極差（R）和峰度（K）兩個(gè)指標(biāo)，選定RBF為核函數(shù)，采用粗細(xì)雙重網(wǎng)格搜索交叉檢驗(yàn)的方法確定最優(yōu)參數(shù)組合(C,σ)，融合多源監(jiān)測數(shù)據(jù)構(gòu)建了基于S